JP2022189389A - 把持装置、把持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多種多様なワークを把持することができる技術を提供する。【解決手段】ワークＷを把持する箱詰め装置１であって、ワークＷの下方に設けられ、該ワークＷの一部を下方から突き上げることによりワークＷをアーチ状に湾曲させる突上げプレート３０と、湾曲されたワークＷの下方両端部を係止する把持プレート２３３とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、紙葉束や袋体等のワークを把持する把持装置、把持方法に関する。

従来、この種の把持装置としては、下記特許文献１に示されるような装置が知られている。これに示される装置は、複数のフィルム包装品のそれぞれを同時に把持して、前記複数のフィルム包装品を、箱における上部開口から該箱の中へと移動させる把持移動機構を備えており、複数のフィルム包装品における第１フィルム包装品および第２フィルム包装品のそれぞれが、重心と、前記重心よりも互いに近い内側部分と、前記重心よりも互いから遠い外側部分と、を有し、前記把持移動機構が、前記第１フィルム包装品および前記第２フィルム包装品を、いずれも、その外側部分において把持し、前記第１フィルム包装品および第２フィルム包装品を、それぞれの内側部分がその外側部分よりも下がるように傾いた状態で移動させることを特徴としている。

特開２０１５－２３１８６８号公報

しかしながら、上述した装置は、把持移動機構が複数の吸引手段を有し、複数の吸引手段で複数のフィルム包装品を吸引することによって、複数のフィルム包装品を把持するものであるため、紙葉束や袋体が積層状態にあるワークについては、最上面の１枚のみを吸着することとなる。したがって多種多様なワークを把持することができないという問題があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、多種多様なワークを把持することができる技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の実施形態は、ワークを把持する把持装置であって、前記ワークの下方に設けられ、該ワークの一部を下方から突き上げることにより該ワークをアーチ状に湾曲させる突上げ部と、前記湾曲されたワークの下方両端部を係止する係止部とを備える。

本発明の実施形態によれば、多種多様なワークを把持することができる。

実施形態に係る箱詰め装置の概略斜視図である。 実施形態に係る箱詰め装置の把持搬送機構を示す概略正面図である。 把持搬送機構が下降する状態を示す概略側面図である。 把持搬送機構が下降する状態を示す概略正面図である。 把持搬送機構の把持部が互いに接近する状態を示す概略正面図である。 実施形態に係る箱詰め装置の突上げプレートが上昇してワークを湾曲させる状態を示す概略正面図である。 把持搬送機構がワークを把持して上昇する状態を示す概略正面図である。 把持搬送機構が梱包箱に向けて下降する状態を示す概略正面図である。 把持搬送機構が梱包箱にワークを収容する状態を示す概略正面図である。 把持搬送機構が梱包箱にワークを収容した後に上昇する状態を示す概略正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本実施形態においては、可撓性を有する紙や板紙等のシート状物が積層状態にあるワークを箱詰め対象物として把持し、上面のフラップが開放された状態にある段ボール箱といった梱包箱に箱詰めする箱詰め装置を例にとり説明を行う。

（装置構成）
先ず、本実施形態に係る箱詰め装置の構成について図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る箱詰め装置を示す概略斜視図である。図２は本実施形態に係る箱詰め装置の把持搬送機構を示す概略正面図である。ここでは、ワークＷが供給される側を正面として以後説明を行う。

図１に示されるように、本実施形態に係る箱詰め装置１は、所定の位置にまでワークＷを供給する一対の供給コンベア１０と、供給コンベア１０上に位置するワークＷを把持して所定の位置に載置された梱包箱に箱詰めする把持搬送機構２０と、ワークＷをアーチ状の湾曲させる突上げプレート３０とを備える。

一対の供給コンベア１０は、それぞれ搬送方向Ｘに延在する無端状のタイミングベルトが駆動ローラに巻き掛けられてこれにより周回移動されることでベルト上のワークＷを搬送する。一対の供給コンベア１０は、搬送方向Ｘに直交する直交方向Ｙに互いに一定距離離間して配設されている。この離間距離はワークＷの種類や供給コンベヤ１０の幅等により適宜設定すればよいが、少なくとも後に詳述する突上げプレート３０が通過可能な距離以上とすることが好ましい。また、一対の供給コンベア１０は、図１に示されるようにワークＷが上面に載置された状態においてワークＷのＹ方向両端が一対の供給コンベア１０それぞれからはみ出す程度、離間させることが好ましい。このはみ出し長さは、後に詳述する把持プレート２３３の係止部２３３ｃのＹ方向長さ程度あればよい。

把持搬送機構２０は、図１及び図２に示されるように、移動シリンダ２１と、ロボットアーム２２と、一対の把持部２３とを備える。なお、図１では移動シリンダ２１及び一対の把持部２３が突上げプレート３０の鉛直上に位置する、ワークＷの把持位置に位置付けられた状態が示されている。また、説明上、ロボットアーム２２は図１では省略されている。

移動シリンダ２１は、両側面から突出して設けられる一対のピストンロッド２１１をＹ方向に往復移動可能に支持する。このようなシリンダとしては、電動または油圧シリンダを用いることができる。一対のピストンロッド２１１により一対の把持部２３が支持されており、したがってピストンロッド２１１の往復動により一対の把持部２３が移動シリンダ２１に対してＹ方向に往復動されることとなる。

ロボットアーム２２は、複数のアームが互いに回動可能に連結されることにより、その先端部２２１がＸ方向、Ｙ方向、これらの方向に直交する上下方向に移動可能に、且つこれらの方向軸周りに回転可能となった所謂６軸ロボットである。本実施形態においては、ロボットアーム２２の先端部２２１は移動シリンダ２１に対して回動可能に連結されており、したがって移動シリンダ２１が６軸に移動可能にロボットアーム２２により支持される。

一対の把持部２３は、それぞれピストンロッド２１１先端に連結されて移動シリンダ２１に対して相対移動可能に支持されたベース２３１を有し、ベース２３１の下面にはプレート支持体２３２が連結されている。プレート支持体２３２はＸ方向に延在する長尺の角柱部材であり、その外方側壁面、即ち一対の把持部２２それぞれのプレート支持体２３２における互いに対向する面とは逆位置にある側壁面に把持プレート２３３が当接している。

把持プレート２３３は、プレート支持体２３２と連結される一対の連結部２３３ａと、一対の連結部２３３ａ下端と一体的に接続されたプレート本体２３３ｂと、プレート本体２３３ｂの下端に一体的に接続された係止部２３３ｃとを有して構成されている。

一対の連結部２３３ａは、把持プレート２３３のＸ方向上方両端に位置するよう互いにＸ方向に離間しており、それぞれ上下方向に延在するスリット孔２３４が設けられている。スリット孔２３４は、ヘッド部とネジ溝が切られたネジ部とを有するねじ部材等の締結部材２３５が挿通可能となっている。プレート支持体２３２のＸ方向両端部には、締結部材２３５が螺合可能な不図示の締結孔が穿設されており、２つのスリット孔２３４それぞれに締結部材２３５が挿通されてプレート支持体２３２の締結孔にそれぞれ螺合することにより、１つのプレート支持体２３２に対して一対の連結部２３３ａ、延いては把持プレート２３３が相対移動不能に固定される。なお、スリット孔２３４は上下方向に延在する形状となっているため、ワークＷの寸法、特に厚さに応じてプレート支持体２３２に対する把持プレート２３３の上下方向位置を容易に設定変更可能となっている。

プレート本体２３３ｂは、Ｙ方向における外方側に延在する水平壁部と上下方向に延在する垂直壁部とからなる略Ｌ字状に形成されている。把持搬送機構２０によるワークＷの把持の際には、このプレート本体２３３ｂの垂直壁部における内方側側面にワークＷの側面、具体的にはＹ方向端面が当接することとなる。

係止片２３３ｃは、プレート本体２３３ｂから略９０度の角度を有してＹ方向における内方側に僅かに延在するように該プレート本体２３３ｂ下端に接続されている。係止片２３３ｃは、把持搬送機構２０によるワークＷの把持の際には、ワークＷのＹ方向における下方両端の一方をプレート本体２３３ｂの垂直壁部と協働して引っ掛かるようにして係止する。具体的には、係止部２３３ｃは、プレート本体２３３ｂと係止片２３３ｃとにより形成される角部内側にワークＷの下方端部が位置することでワークＷが支持される。係止片２３３ｃの内方側への突出量、具体的にはＹ方向の長さは、ワークＷが引っ掛かる程度の短い長さであればよい。そのような長さとしては、例えば１．５ｍｍ程度が挙げられる。

プレート支持体２３２の下面にはＸ方向に延在する円柱状のサポートガイド２３６が設けられている。サポートガイド２３６は、ワークＷが把持された際に、その最上面に位置するシートと当接することができ、これにより搬送中において当該シートの脱落を防止して確実なワークＷの支持を実現することができる。このようなサポートガイド２３６としては、摩擦力が高い部材を用いることが好ましく、例えばゴム材といった弾性体が挙げられる。なお、サポートガイド２３６に代わり、これと同素材平板をプレート支持体２３２の下面や移動シリンダ２１の下面に取り付けて、ワークＷの把持の際に最上面のシートがこれらの下面の少なくともいずれかに当接させるようにしても同様の効果を得ることができる。

突上げプレート３０は、一対の供給コンベア１０の間に画成された空間に位置した板状部材であり、その上部先端が湾曲した形状となっている。突上げプレート３０は、不図示の駆動装置により上下方向に往復動可能となっており、駆動前の通常時ではその上部先端が一対の供給コンベア１０それぞれの上面、即ちワークＷの載置面よりも下方に位置した状態となる。ワークＷが把持搬送機構２０により把持される際に、突上げプレート３０はこの通常状態から上方に突出した突上げ状態となることができ、これによりワークＷをその中央、換言すれば突上げプレート３０により突上げられた部分の上方先端を頂点としてアーチ状に湾曲させることができる。

上述した供給コンベア１０や把持搬送機構２０、突上げプレート３０の駆動制御は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリ等の記憶装置を有する制御装置により実行される。このような制御装置としてはＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報処理装置を用いればよい。

（装置動作）
次に、本実施形態に係る箱詰め装置１の動作について図３～図１０を参照しつつ説明する。図３～図１０は本実施形態に係る箱詰め装置の動作を説明するための図である。図３には右側面から見た箱詰め装置１が示されており、図４～図１０には正面から見た把持搬送機構２０が示されている。先ず供給コンベア１０によりワークＷが把持位置にまで供給され、ロボットアーム２２によって把持搬送機構２０が把持位置上方に位置付けられた後、図３及び図４に示されるように、ロボットアーム２２によって把持搬送機構２０が下降される。この時、一対の係止片２３３ｃがワークＷの両端部よりも下方に位置付けられる。

なお、図４に示されるようにサポートガイド２３６と係止片２３３ｃ上面との距離ｔは、予めワークＷの上下方向長さよりも僅かに長い程度に設定されるとよい。このように設定されることにより、ワークＷの把持状態において、その上面をサポートガイド２３６に良好に当接させることができる。また、この下降に先立って、把持部２３の一対の把持プレート２３３がそれらの間にワークＷが進入可能な程度、予め離間されるとよい。この離間距離は、把持するワークＷのサイズに応じて適宜設定される。

下降後、図５に示されるように、移動シリンダ２１によって一対の把持プレート２３３が互いに接近され、ワークＷ両側面に当接すると共に、さらに接近されてワークＷを両側方から付勢する。付勢後、図６に示されるように、突上げプレート３０が上昇してワークＷの下面中央を突き上げる。この時、移動シリンダ２１によって一対の把持プレート２３３が互いに接近され続け、予め設定された位置となるまで、これら突上げプレート３０の突き上げと把持プレート２３３の接近とが実行される。これによりワークＷは、中央が上方に突出したアーチ状の湾曲状態となってそのアーチの基端となるＹ方向両端部が一対のプレート本体２３３ｂ及び係止片２３３ｃにより係止され、さらにワークＷの上面がサポートガイド２３６に当接した状態となる。なお、図６及び以降に説明する図７、図８では、説明上、中央が僅かに湾曲された状態のワークＷを示しているが、当然ワークＷの厚さや種類等に応じてより湾曲するようにしてもよく、湾曲形状は多様に設定することができる。

この状態においてワークＷは、元の水平状態となるようにＹ方向に復元力が働き、各把持プレート２３３のプレート本体２３３ｂを外方に押圧した状態を維持する形となる。以上により、ワークＷを容易に把持プレート２３３から脱落しない略移動不能な把持状態とすることができ、これを維持することができる。次に把持状態を維持したまま、図７に示されるように、ロボットアーム２２によって把持搬送機構２０が再度上方の位置に移動される。上方へ移動後、突上げプレート３０は下降し、元の位置に退去する。

ワークＷを把持した把持部２３は、ロボットアーム２２によって図８に示されるように梱包箱Ｂ上方に位置付けられた後、梱包箱Ｂに向けて下降される。この時、把持プレート２３３下面が梱包箱Ｂの底壁に当接または近接するまで下降される。下降後、移動シリンダ２１によって図９に示されるように一対の把持プレート２３３が互いに離間されることにより、ワークＷが元の水平状態に戻ると共に撓み、係止片２３３ｃから落下または中央から端部にかけて順次接地するようにして梱包箱Ｂ底壁上に載置される。載置後、図１０に示されるようにロボットアーム２２によって把持部２３が上方に移動され、次のワークＷを把持するために再度把持位置上方に移動される。これら一連の動作を繰り返すことにより、ワークＷの把持、搬送、及び梱包箱Ｂへの箱詰めを順次行うことができる。

以上に説明した本実施形態によれば、ワークＷが積層されたシート状物であったとしても確実に把持することが可能となり、搬送及び箱詰めも容易である。また、ワークＷが１枚のシートであっても、把持プレート２３３の上下方向位置を調節することで把持することができ、ワークがパウチといった袋体であっても、１つまたは積層状態で把持し搬送することができる。一方、ワークＷが可撓性を有さない固形物であれば、突上げプレート３０によるワークの突上げを行わなければよく、したがって多種多様なワークの箱詰めを実現できる。なお、ワークＷが予め帯封がされているものであれば、その把持はより確実にできることは言うまでもない。

さらに、本実施形態は、ワークＷの箱詰めの際に特に有用な効果を奏することができる。本実施形態では、ワークＷを湾曲した状態とすることにより、ワークＷのＹ方向両端部のみの支持でワークＷを確実に把持することができるため、係止片２３３ｃの幅（Ｙ方向長さ）を極めて短い長さ（例えば１．５～３．０ｍｍ程度）にすることができる。梱包箱Ｂに対してワークＷを箱詰めする際には、把持プレート２３３も梱包箱Ｂに挿入されることとなる。そのため、梱包箱Ｂは、その幅が少なくともワークＷの幅（Ｙ方向長さ）に係止片２３３ｃの幅を加えた分のものを用意すればよい。換言すれば、収容されたワークＷと梱包箱Ｂとの隙間を係止片２３３ｃの幅の長さとすることができるため、極めて隙間を小さくすることができる。したがって梱包箱Ｂのサイズの縮小化と共に、ワークＷの梱包箱Ｂ内での移動量を小さくすることができ、複数のワークＷを詰めて収容することも可能となる。また、梱包箱Ｂへの収容時には、ワークＷはアーチ状に湾曲された状態となっている。そのため、把持中のワークＷを既に収容されている複数のワークＷ間の空間やワークＷと梱包箱Ｂの内壁面との間の空間等に収容する場合、ワークＷのＹ方向幅がその空間より十分短くされているため、隣接するワークＷや内壁面への干渉をすることなく、余裕をもって収容することができる。当然、把持を解除すればワークＷのＹ方向幅が広がるため、隣接するワークＷや内壁面との隙間は最低限のものとなり、複数のワークＷを密な状態で箱詰めすることができる。

なお、本実施形態においてはサポートガイド２３６をプレート支持体２３２下面に設けると説明したが、これに限定するものではなく、移動シリンダ２１下面に設けるようにしてもよい。また、サポートガイド２３６を設けずに移動シリンダ２１下面にワークＷの湾曲した上面が当接するようにし、これにより搬送中において当該シートの脱落を防止して確実なワークＷの支持を実現してもよい。

本発明は、その要旨または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の各実施形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。

１ 箱詰め装置（把持装置）
２１ 移動シリンダ（支持部）
２３ 把持部（係止部）
２３３ 把持プレート（係止部）
２３３ａ 垂直壁部（係止部、第１壁部）
２３３ｃ 係止片（係止部、第２壁部）
２３６ サポートガイド（当接部）
３０ 突上げプレート（突上げ部）
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. ワークを把持する把持装置であって、
   前記ワークの下方に設けられ、該ワークを下方から突き上げることにより該ワークをアーチ状に湾曲させる突上げ部と、
   前記湾曲されたワークの下方両端部を係止する係止部と
   を備えることを特徴とする把持装置。
2. 前記係止部は対をなし、該一対の係止部の間に前記ワークが位置し、
   前記一対の係止部を、互いに接離可能に支持する支持部
   を更に備えることを特徴とする請求項１記載の把持装置。
3. 前記支持部は、前記突上げ部による前記ワークの突き上げに先立って、前記一対の係止部を互いに接近させることにより該ワークを両側方から付勢する
   ことを特徴とする請求項２記載の把持装置。
4. 前記一対の係止部は、それぞれ上下方向に延在する第１壁部と該第１壁部に対して角度を有して設けられた横方向に延在する第２壁部とを備え、
   前記一対の係止部の一方における前記第１壁部と前記第２壁部とによりなる角部内側に前記湾曲されたワークの下方一端部が係止され、前記一対の係止部の他方における前記第１壁部と前記第２壁部とによりなる角部内側に前記湾曲されたワークの下方他端部が係止される
   ことを特徴とする請求項２または請求項３記載の把持装置。
5. 前記係止部の上方に設けられ、前記湾曲されたワークの上面に当接する当接部
   を更に備えることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項記載の把持装置。
6. ワークを把持する把持方法であって、
   突上げ部によりワークの一部を下方から突き上げ、該ワークをアーチ状に湾曲させ、
   前記ワークが湾曲された状態において係止部により該ワークの下方両端部を係止する
   ことを特徴とする把持方法。

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